开发可喷印PDMS墨水实现全喷印软性电子应用

聚二甲基硅氧烷（PDMS）是一种广泛使用的有机硅弹性体，因为它具有生物相容性，低成本和光学透明性。无毒，化学惰性和高弹性等特性使其适用于体外和体内应用，包括组织模拟，电子皮肤（e-skin）应用和微流体。

数字按需喷墨（DOD）打印是增材制造技术的一个很好的例子。既可以用于实验室原型设计，也可以用于工业规模。

芬兰科学家基于数字喷墨技术制造了整个电子功能结构，制备了PDMS电介质墨水。基于优化的电介质墨水和纳米银导电墨水全喷印制备了多层软性电子结构。该工艺完全可以通过喷墨印刷轻松地用于制造柔软，生物相容且适合皮肤的电子器件。

图1｜PDMS基板 软性多层电路板结构制备流程

通过选图PDMS作为承载基板；然后经氮气plasma处理后，打印纳米银导电墨水制备导电线路；打印本工作重点调配的PDMS墨水，制作介电层；在经过氮气plsma处理，继续在打印PDMS层 通过喷墨纳米银导电墨水制备上层导电下路，多次重复叠加，制备出PDMS基软性多层电路结构。

2｜基于上述方法制备的交叉电路结构

图2 中横向和纵向电路被打印的PDMS作为绝缘层隔开，整个多层电路结构只有两种材料构成，一种是PDMS材料做支撑基板兼介电层，另一种为打印纳米银导电墨水形成的电路层。

图3｜打印PDMS墨水线宽与多次打印形成的介电层厚度。

在图3中，从上到下分别显示了2像素（2px），4像素（4px）和6像素（6px）线的测量线宽。在疏水性PDMS基材上可以很好地控制油墨扩散，当在现有层的顶部上添加足够少量的油墨时，图案将不会扩散，并且可以有效地构建厚度。当打印更多层时，将再次有效地建立厚度，但图案不会扩展。印刷五到八层PDMS会产生均匀的线条，使下面的银绝缘。为了确保导电迹线之间的最佳电绝缘，在进一步的印刷试验中使用了打印八层PDMS作为绝缘层。

图4｜交叉位置叠层结构。交叉位置形成了纳米银层--PDMS介电层

--纳米银层 叠层结构

总之，作者提出了一种用于全喷墨印刷、基于PDMS的软性电子多层结构的方法。可以通过打印纳米银导电墨水和PDMS介电墨水制造软性电子系统，喷墨印刷的数字化特性使得仅通过修改几何形状就可以制造个性化弹性体导电互连系统，而且显著简化了多层器件的制造过程。